DE539418C - Verfahren zur Loescherregung eines Teslatransformators - Google Patents

Description

Teslatransformatoren werden neuerdings zum Prüfen von Isolationsmaterial mit Hochfrequenzspannung benutzt (vgl. Marx, Hescho.-Mitteilungen, Heft ίο, 17). Der Verlauf der Spannung am Prüf objekt soll tunlichst keine Schwebungen aufweisen. Zu diesem Zwecke wird der Teslatransformator mit sehr loser Kopplung betrieben, oder es werden Löschfunkenstrecken angewandt. Letztere sind in ihrer Wirkung von der Betriebsweise, von der Primärkreiszündspannungshöhe und von der Kopplung abhängig. Aus energetischen Gründen will man bei einer Teslaanlage möglichst eng koppeln und trotzdem Löschung erzielen. Somit gewinnt für die Teslaprüfanlage die Löscherregung besondere Bedeutung.

Gleitfunkenstrecke als Lösch_ao mittel (Abb. ι)

Ähnlich wie durch Widerstandsvergrößerung des Primärkreises Löschung erzielt werden kann, ergibt unter Umständen eine Vergrößerung des Zündfunkenwiderstandes im Augenblick des ersten Schwebungsnullpunktes des Primärkreises Löschung. Dieses wird durch Anwendung eines langen Gleitfunkens als Zündfunken der Primärkreisschwingung erreicht. Diese Gleitfunkenstrecke wird von einem Hilfskreis erregt und gezündet. Der Elektrodenabstand ist wesentlich größer als bei Eigenspannungsdurchbruch des Primärkreises mit gewöhnlicher Kugelfunkenstrecke. Er hängt von der Hilfskreisspannung ab.

Der Funkenwiderstand ist unter anderem nach T ο e ρ 1 e r der Funkenlänge (Elektrodenabstand) direkt proportional (R

δ = Funkenlänge, k = Funkenkonstante, Q = Elektrizitätsmengendurchfluß).

Der Gleitfunke wird ausgebildet und gespeist von der Hilfskreisspannung. Der Elektrodenabstand wird durch diesen Gleitfunken auf einen wesentlich kleineren Wert <5₂ herabgesetzt. Dieser Wert ö_z wird von der Primär- ⁴S kreisspannung durchbrochen und dadurch die Teslaanlage zum Schwingen gebracht. Wird die Hilfskreisenergie derart bemessen, daß sie vor dem ersten Primärkreisschwebungsnullpunkt aufgezehrt ist, so muß der Primär- 5<> kreis den Gleitfunken allein aufrechterhalten, hat also den hohen Widerstand entsprechend der Funkenlänge δ zu überwinden.. Durch diese Anordnung erhält man zu Beginn der Schwingung einen geringen Funkenwiderstand und gegen Ende der ersten Primärkreishalbschwebung einen wesentlich größeren Funkenwiderstand. Dieser größere Widerstand erzwingt Löschung. Gegenüber der Anwendung eines gewöhnlichen konstanten Löschwiderstandes erhält man größeren Energietransport in den Teslasekundärkreis, weil zu Beginn der Schwingung der geringe Widerstand und erst im ersten Schwebungsnullpunkt der große Widerstand im Primärkreise wirkt.

Um die Hilfskreiseinwirkung auf den Gleitfunken zeitlich genau zu begrenzen, kann

der Hilfskreis durch eine Gleitanordnung oder Verzögerungsfunkenstrecke (Spitze-Spitze, Spitze-Platte oder -Kugel usw.) im richtigen Zeitpunkt kurzgeschlossen und somit seine Energie vernichtet werden. Die Elektrodenentfernung der Gleitanordnungen sind veränderlich vorgesehen. Als Hilfsquelle für den Gleitfunken kann ein kleiner Teslatransformator oder ein Stoßkreis benutzt werden. Als ίο Gleitfunkenstrecke können alle Vorrichtungen benutzt werden, die Gleiterscheinungen bedingen. Wesentlich ist, daß die Hilfskreisspannung zur Gleitfunkenerzeugung ohne leitende Verbindung mit dem Primärkreis die Zündung auslöst. Es sei im folgenden ein Beispiel näher erklärt.

Z, F ist die Hauptfunkenstrecke. C₁, L₁, C₂, L₂ bedeuten die Größen der Teslaanlage. Durch die Hauptzündfunkenstrecke wird der Hilfskreis ausgelöst. Zugleich wird auch der Primärkreiskondensator C₁ mit seinem Spannungsbelag an Erde gelegt. Dadurch erhält der andere Belag (vorher Erdpotential) die Ladespannungshöhe umgekehrten Vorzeichens. Diese Spannung ist gegen die Primärkreisspule und somit gegen Erde durch die Gleitanordnung getrennt. Als Gleitanordnung wurden zwei Spitzen gegenüber einer Leiste, getrennt durch destilliertes Wasser (Alkohol, Petroleum, Paraffinöl), benutzt. Diese Anordnung erspart den sonst notwendigen Widerstand für den Ladevörgang von C₁. Durch die Hilfskreisspannung, die der Leiste mitgeteilt wird, treten von Spitze zu Spitze auf der Wasseroberfläche längs der Leistenrichtung Gleitfunken auf, die die Spitzenentfernung δ auf δ_ζ verkleinern. Diese Entfernung wird von der Ladespannung des Kondensators C₁ durchbrochen und entlädt sich über G₁ L₁ und Z, F. Der Primärkreis schwingt. Die weitere Löschwirkungwurdeobengeschildert. Wichtig ist die nichtleitende Verbindung zwischen Hilfskreis und Primärkreis, so daß keinerlei Störungen der Teslaschwingungen entstehen. Die Schaltung kann im Prinzip auf alle Arten von Kopplungen angewandt werden. Die Gleitanordnung ist der Spannung entsprechend veränderlich und daher die Wirkungsweise nicht wie bei der gewöhnlichen Löschfunkenstrecke von der Spannung des Schwingungskreises abhängig.

Zwangslöschung (Abb. 2 und 3)

Wird in einem Teslatransformator im Augenblick des Sekundärkreismaximums im Primärkreis am Kondensator oder an der Induktivität ein Parallelkurzschluß erzeugt, so schwingt der Sekundärkreis für sich aus. Es tritt Entkopplung ein. Die Kurzschließung oder Entkopplung wird durch eine Kurzsc-hlußfunkenstrecke K, F erzielt. Die Kugelentfernung dieser Funkenstrecke ist derart, daß sie von der Primärkreisschwingungsspannung gerade nicht mehr durchbrochen wird. Da im Augenblick des Sekundärkreismaximums die Primärkreisenergie Null ist, somit an der Kurzschlußfunkenstrecke keine Spannungsdifferenz mehr herrscht, wird von einer Hilfsspannungsquelle über eine zweite Funkenstrecke S, F der Kurzschlußfunkenstrecke stoßartig so hohe Spannung aufgedrückt, daß sie durchbricht. Die Zeitdauer des Spannungsaufdrückens über die Stoßfunkenstrecke 5, F und nachfolgender Durchbruch der Kurzschlußfunkenstrecke muß mögliehst sehr klein gegenüber der Schwingungsfrequenz des Teslatransformators sein und genau im Zeitpunkt des Sekundärkreismaximums erfolgen. Der eingeleitete Kurzschlußfunke wird vom Sekundärkreis entsprechend der Kopplung aufrechterhalten. Bis zu seinem Erlöschen ist auch diePrimärkreiszündfunkenstrecke Z, F erloschen, so daß kein Schwingen des Primärkreises wieder eintritt.

Als Spannungsquelle der Stoßspannung kann eine Kondensatorenbatterie in Vervielfachungsschaltung (nach Prof. Marx) dienen, die zweckentsprechend von derselben Ladequelle wie der Teslatransformator ge- go speist wird. Um Zeitgleichheit zwischen Sekundärkreismaximum und Stoßspannung zu erhalten, wird die Vervielfachungsstoßanlage durch Zapfspannung vom Sekundärkreis im Spannungsmaximum gezündet. ·

Die Stoßkreiszündfunkenstrecke Z, F erhält mit ansteigender Sekundärkreisspannung über den Widerstand R höhere Potentialdifferenz, die im Zeitpunkt des Sekundärmaximums ebenfalls ihr Maximum erreicht. Wird für diese Potentialdifferenz die Kugelentfernung eingestellt, so bricht in diesem Zeitpunkt Zs, F durch. Da nunmehr die Schutzfunkenstrecke / die volle Ladespannung der Stoßanlage erhält, bricht sie ebenfalls durch. Die Stoßanlage ist gezündet. Sekundärkreisstörung tritt nicht ein, da als Schutz ein hochohmiger Widerstand R eingeschaltet ist.

Anstatt einer Hilfskondensatorenbatterie in n₀ Vervielfachungsschaltung kann ein kleinerer Hilfsteslatransformator benutzt werden. Er wird von der Hauptzündfunkenstrecke gezündet. Seine Frequenz und Kopplung sind derart gewählt, daß in seinem. Sekundärkreis das Spannungsmaximum zeitlich mit dem des Hauptteslatransformators zusammenfällt und in diesem Augenblick die Stoßfunkenstrecke anspricht und somit den Kurzschluß herbeiführt.

Beide Arten der Kurzschlußerzeugung eignen sich auch für alle anderen Kopplungs-

arten des Hauptteslatransformators (direkt, kapazitiv und galvanisch). Hierbei braucht dann nur das jeweilige Kopplungsglied des Teslatransformators kurzgeschlossen werden. Wird anstatt der Kurzschlußfunkenstrecke eine Gleitanordnung benutzt, die über eine Stoßfunkenstrecke im Sekundärkreismaximum gezündet wird, so erhält man mit weniger Energieaufwand Entkopplung. Hierbei muß

ίο jedoch in die Gleitfunkenkurzschlußbahn ein kleiner geladener Kondensator c eingeschaltet werden, damit der von zwei Fußpunkten sich ausbildende Gleitfunke kurzgeschlossen wird. Als Gleitanordnung kann jede Vorrichtung

»5 benutzt werden, die Gleitfunken erzeugt. Die Erzeugung der Gleitfunken geschieht ohne leitende Verbindung der Erzeugungsquelle mit den Kurzschlußpunkten des Primärkreises. Daher kann der Sekundärkreis des Hauptteslatransformator selbst als Erzeugungsquelle benutzt werden (entweder volle Sekundärspannung oder Zapf spannung). Er erleidet dann allerdings einen geringen Energieverlust. Will man diesen vermeiden, so wird als Erzeugungsquelle ein Hilfskreis nach den vorbeschriebenen Arten anzuwenden sein. Die Gleitanordnung mit Hilfskondensator c muß die Primärkreisschwingungsspannung gerade ohne durchzubrechen aushalten. Die Gleitisolationsschicht muß die Gleiterregungsspannung sicher aushalten. Es darf kein Erregungsspannungsüber- oder -durchschlag eintreten. Die Gleitanordnung kann auch parallel zu C₁ inReihe mit der Zündfunkenstrecke Z, F geschaltet werden. Auch bei anderen Kopplungsarten des Teslatransformators läßt sich mit Hilfe der Gleitanordnung das jeweilige Kopplungsglied kurzschließen und somit entkoppeln.

Als Beweis sind zwei Aufnahmen mit dem Kathodenstrahloszillographen von dem Sekundärkreisspannungsverlauf, Abb. 4a ohne Entkopplung, Abb. 4b mit Entkopplung, beigelegt. Die hierbei verwendete Schaltung war die der Abb. 3 entsprechende. (Die überlagerten Schwingungen zu Beginn der Sekundärkreisschwingung und im Spannungsmaximum sind Leitungsschwingungen der Oszillographenplattenzuleitungen, die durch das Ansprechen der Funkenstrecken induziert wurden.)

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Löscherregung eines Teslatransformators, dadurch gekennzeichnet, daß als Löschmittel eine Gleitanordnung mit großem Elektrodenabstand genommen wird, die von einem durch die Hauptzündfunkenstrecke ebenfalls gezündeten Hilfskreis ohne leitende Verbindung Spannung zur Erzeugung des Gleitfunkens erhält, der den Teslatransformator zum Schwingen bringt, und wo die Hilfskreiseinwirkung durch Kurzschluß dieses Kreises mit Verzögerungsfunkenstrecke oder einer zweiten Gleitanordnung so bemessen wird, daß im ersten· Schwebungsnullpunkt des Primärkreises der Gleitfunke erlischt und dadurch Löschung eintritt, oder daß im Augenblick des Sekundärkreismaximums eines Teslatransformators Primärkreisinduktivität und -kapazität oder der jeweilige Kopplungsteil des Teslatransformators durch eine Kurzschlußfunkenstrecke oder durch eine Gleitanordnung mit Zusatzkondensator kurzgeschlossen werden und dadurch Entkopplung zwischen Primär- und Sekundärkreis eintritt. Der Kurzschluß wird erzwungen, indem die Spannung einer Hilfsstoßanlage oder eines Hilfsteslatransformators durch zwangsläufige Zündsteuerung vom Hauptteslatransformator oder durch geeignete Wahl der Hilfsteslatransformatorgrößen (Frequenz, Kopplung) im richtigen Zeitpunkt über eine Stoßfunkenstrecke der Kurzschlußfunkenstrecke aufgedrückt wird, oder indem an einer Gleitfunken anordnung mit Zusatzkondensator der Gleitfunken im richtigen Zeitpunkt zwangsläufig vom Hauptteslatransformator oder vom Hilfskreis durch Voll- oder Zapfspannung ohne leitende Verbindung dieser Kreise mit dem Gleitfunken erzeugt wird und den Kurzschluß bildet.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen